Če streljaš iz malokalibrske puške. Kaj se zgodi, če streljaš s svetlobno hitrostjo?
Pogovarjali, kaj bi bilo, če streljati v vesolje iz strelnega orožja.
Clayton S. Andersondvakratni nekdanji astronavt Mednarodne vesoljske postaje, šestkratni vesoljski popotnik, tridesetletni uslužbenec Nase:
No, če bi bila pištola nabita, bi bil nekdo v veliki nevarnosti... še posebej, če bi meril v steno avtonomnega prostora! Čeprav nisem strokovnjak za raztezanje meja domišljije, predvidevam, da če je pištola dejansko napolnjena, bo krogla sledila mestu, kamor strelec usmeri pištolo in izstreli strel (in če temu ni tako, bi krivil to na Robonautu). Krogla se bo gibala v nasprotni smeri zaradi impulznih sil iz smodnika v komori cevi. Ne morem si predstavljati, da bi se premikal prehitro, vendar je sila "udarca/odboja" iz lastnih izkušenj lahko precejšnja. Mislim, da bi morali fiziki to izmeriti.
Veliko bolj zanimivo bo to početi v vakuumskem vesolju med vesoljskim sprehodom. Nato bo krogla potovala večno, astronavt pa se bo – če ni kakor koli pritrjen na vesoljsko postajo – zopet gibal v nasprotni smeri od krogle toliko časa, kolikor mu to dopušča njegova varnostna vrvica. V tem primeru se bodo počasi vrnili v svoj prvotni položaj zaradi zmožnosti privezi, da se umakne, ali pa se bo privez pretrgal, kar bo astronavta spremenilo v obupni scenarij in aktiviralo njegovo SAFER (poenostavljeno reševalno napravo za astronavte zunaj plovila) v upanju, da se vrne. domov" do postaje.
Frank Hale, fizik, razvijalec programske opreme:
Streljati v vesolje? To je čisto resnično. Vakuum v vesolju za strel ne bo delal težav. Orožje za delovanje ne potrebuje kisika. Atmosfera ne vpliva na smodnik ali drug eksploziv v naboju, ki vsebuje kroglo. Ima oksidant, pomešan z vnetljivo snovjo, in je idealen za žganje v vakuumu. Tudi varovalka, ki jo udari udarna igla, je popolnoma avtonomna in lahko deluje v vakuumu.
Streljanje z orožjem v vesolju bo še malo boljše kot na Zemlji. Krogli ne bo treba "prebijati" zraka in ga stiskati takoj po izhodu iz pištole/šibrovnice. Zrak ne bo zmanjšal hitrosti gibajoče se krogle, zato bo domet orožja postal v bistvu neskončen, krogla pa se bo gibala po krožni poti, vendar bo njena tirnica drugačna od tirnice orožja/strelca. Na primer, hitrost potovanja Mednarodne vesoljske postaje (ISS) je približno 17.000 milj na uro, kar je enako 7.600 m/s. Ustna hitrost krogle se giblje od 120 m/s do 1200 m/s, odvisno od vrste orožja, zato bo krožna pot krogle drugačna od poti astronavta, ki jo je izstrelil. Na splošno bo streljanje v smeri orbite naprej povzročilo bolj podaljšano orbito, ki bo vedno ostala na ali nad orbito ISS. Če bi bila izstreljena v nasprotni smeri, bi lahko krogla sčasoma padla v ozračje in padla iz orbite.
Ni treba streljati z orožjem, da bi videli, ali deluje ali ne. Razlika med maso krogle in maso orožja ter osebe, ki drži orožje, kaže, da krogla ob izstrelitvi prejme skoraj vso kinetično energijo, tudi če obe prejmeta enak zagon. Vendar ob predpostavki, da se astronavt prosto giblje v vesolju in linija ustja ne kaže na središče mase cevi + astronavta, bo izstrel iz strelnega orožja na astronavta prenesel majhen kotni moment.
Za natančnejše izračune lahko navedemo primer karabina M4, ki ima začetno hitrost krogle 910 m/s. Orožje tehta 3,4 kg, krogla pa 4 g. Vesoljska obleka ISS tehta približno 124 kg, če predpostavimo, da astronavt tehta 70 kg, potem je masa orožja, astronavta in vesoljske obleke približno 197 kg. Če je začetna hitrost krogle 910 m/s, bo impulz krogle 3,6 Ns (4 g * 910 m/s). Če imata astronavt in orožje enak zagon, se bo krogla gibala 18 mm/s (4 g * 910 m/s / 197 kg). Potem bo imel astronavt zelo nizko hitrost. Kinetična energija krogle bi bila 1656 J (glej 4 g * (910 m/s)^2/2), medtem ko bi imela astronavt + orožje kinetično energijo 0,02 J (122 kg * (18 mm/s) ^2/2). Tako, kot sem že rekel, krogla prejme vso kinetično energijo. V najslabšem primeru, če bo krogla preletela astronavtovo glavo, se bo ta vrtel skozi vesolje vsake tri minute, kar lahko zlahka nadzoruje pomožni motor, s katerim se astronavt premika.
Hlajenje je edina težava pri večkratnih strelih. Hlajenje v prostoru bo sevalno, ne pa konvekcijsko, zato se lahko orožje pregreje. Verjamem, da mazivo, uporabljeno na strelnem orožju, izhlapeva zelo počasi. Zato dvomim, da se bo mast posušila veliko hitreje kot na Zemlji.
Z vidika sodobne fizike nič, kar ima različno maso mirovanja, ne more doseči svetlobne hitrosti. Lahko se ji samo približaš. Poleg tega, bližje kot je hitrost svetlobni, več energije je treba porabiti za nadaljnje pospeševanje. Nekega dne preprosto ne boste imeli dovolj razpoložljive energije, da bi še malo pospešili.
Če se premikate s hitrostjo blizu svetlobne hitrosti, streljate s pištolo, se vam ne bo zgodilo nič presenetljivega. Videli boste popolnoma enak posnetek kot običajno. Z vašega vidika (subjektivnega) bo krogla letela z enako hitrostjo in zadela tarčo po enakem času. Krogla se ne bo zagozdila v cevi (razen če se pištola zamoti) in zagotovo ne bo ničesar posrkala.
Menim tudi, da je hitrost krogle prenizka, da bi ustvarila izrazite relativistične učinke. Zato je bolj zanimivo razmisliti o možnosti streljanja z laserjem (ki se sam premika s svetlobno hitrostjo).
A tudi v tem primeru boste videli popolnoma enako, kot če bi testirali laser, medtem ko bi nepremično stali na Zemlji.
To je bistvo teorije relativnosti. Ni pomembno, ali se premikate ali stojite. Pravzaprav se v vsakem trenutku premikate z vidika nečesa (zemlja se premika zelo hitro), z vidika nečesa drugega (ki se giblje z vami) pa ste negibni. Hkrati je nemogoče reči, kaj je bolj res: se premikate ali ne? Obe trditvi sta enako resnični.
Precej bolj kompleksno vprašanje je, kako bo opazovalec, glede na katerega se premikate skoraj s svetlobno hitrostjo (imenovali ga bomo »nepremični« opazovalec), videl situacijo.
Prvič, tudi jaz to težko razumem (in še zdaleč ne morem vsega natančno opisati). Drugič, še težje je to jasno razložiti človeku, ki si ni poskušal razbiti možganov s teorijo relativnosti. Razdalje pri takšnih hitrostih se zmanjšujejo, mase povečujejo in neskladja v toku časa postanejo očitna.
Recimo, da je bil vaš cilj oddaljen 300.000 kilometrov. Izstrelili ste laser in žarek je zadel tarčo v točno 1 sekundi. Z vašega vidika. In z vidika "mirujočega" opazovalca je bil cilj 300 kilometrov stran od vas, vendar je žarek dosegel cilj skoraj 2 tedna kasneje (nisem izračunal s formulami, ampak ocenil zelo grobo, tako da je napaka lahko veliko, vendar je splošno bistvo pravilno). Kot rečeno, imata oba prav.
Z vidika sodobne fizike se človek ne more premikati s svetlobno hitrostjo. O tem sem pisal na začetku odgovora. Zato zamenjajmo "pri svetlobni hitrosti" z "pri 99,9% svetlobni hitrosti."
Krogla ne bo zadela človeka, ker bo letela s hitrostjo recimo 99,900001% svetlobne hitrosti, torej hitreje.
Še enkrat bom ponovil glavno idejo. To, da se nekaj premika skoraj s svetlobno hitrostjo, v bistvu ne spremeni ničesar. Če krogla ne zadene strelca v običajnih razmerah na Zemlji, potem ga tudi pri »skoraj svetlobni hitrosti« krogla ne bo zadela. Če na Zemlji krogla zadene tarčo, to pomeni, da bo zadela s "skoraj svetlobno hitrostjo". Vsak drugačen izid bi pomenil kršitev načela relativnosti.
Visoka hitrost bo spremenila samo številke: čas letenja krogle, dolžino leta krogle, velikost krogle. Toda v bistvu se nič ne more spremeniti: prišlo bo do strela, krogla bo zadela tarčo.
Odgovori
KomentirajRecimo, da tako ali tako sedite v pisarni in vam je zelo dolgčas. In recimo, da se vam nenadoma porodi ideja, da greste na strelišče, vzamete najmočnejšo mitraljez z dušilcem zvoka, nanj pritrdite pas s 700 naboji in izstrelite vse naenkrat. Kaj se bo zgodilo v tem primeru? Zagotovo nismo vedeli za to. Domnevali so, da mitraljezu v tistem trenutku ne bi zavidali. Ampak kaj pa! Kovina cevi se je segrela do rdečega in dušilec se stopil, do tega bo privedlo 700 krogel, ki bodo poletele iz cevi!
Posnetek iz orožarnice West Coast (ne smemo zamenjevati z West Coast Custom) prikazuje mitraljez M249 SAW in dva človeka, strelca in pomočnika, ki mu predajata pas s strelivom. Kot piše v opisu videa, se je nekje po 350-400 izstreljenih nabojih dušilec hitro stopil. Nekaj sekund kasneje se je kovina na koncu cevi tako segrela, da je bil dušilec dobesedno obrnjen navzven, upognjen na stran. Vendar je mitraljez še naprej streljal.
Kot so izjavili ponosni preizkuševalci, ki jim je uspelo rahlo stopiti cev mitraljeza: »Samo orožje je streljalo odlično in z njim ni bilo nobenih težav. Edina težava, na katero smo naleteli kasneje, je bila, da je moral nekdo pozneje pospraviti.".
Ni potrditvenega videa z isto strojnico, ki bi izstrelila še nekaj sto nabojev. Meni kot amaterju v tej zadevi se zdi, da bi po tako neusmiljeni uporabi cev morala postati popolnoma neuporabna. Morda temu ni tako.
Ko že govorimo o strojnicah, je tukaj še en video, ki pojasnjuje eno najbolj skrivnostnih tem mojega otroštva: Kako so bojna letala streljala skozi delujoče propelerje?
Uživajte ob gledanju
pulj 28-09-2005 13:22
kajne?
FRAG 28-09-2005 15:10
Planet Zemlja se giblje tudi v vesolju. Če streljaš proti njegovemu gibanju... Skratka te preklete krogle letijo kakor hočejo, tudi za strelcem!
Ni zaman, da jih Suvorov ni maral ...
Dem0n 28-09-2005 16:17
...od Ose v nasprotni smeri od gibanja, potem bo krogla letela za strelcem!
kajne?
V tistem trenutku, ko poteka let, je hitrost letala enaka hitrosti strelca in s tem enaka hitrosti krogle, ki je nabita v oso, pri strelu pa se izkaže, da je hitrost krogle se bo povečalo, tj. tvoja teorija ne drži?! IMHO.
Brjansk 28-09-2005 16:57
2 Pula - če prav razumem, letalo leti "naprej", mi pa streljamo "nazaj", kajne? Če je tako, kaj potem gledamo glede na - če je relativno glede na referenčni sistem - strelec-krogla - potem bo letel nazaj, če pa s strani opazovalca na tleh, potem verjetno naprej, ker je hitrost Osinega strela. je še vedno manjša od hitrosti letala (verjetno) In če pogledaš z vidika zelenih možic, potem ... Kdo ve, kam bo poletel ... :-)))
pulj 28-09-2005 17:39
citat: Prvotno objavil Dem0n:
V tistem trenutku, ko poteka let, je hitrost letala enaka hitrosti strelca in s tem enaka hitrosti krogle, ki je nabita v oso, pri strelu pa se izkaže, da je hitrost krogle se bo povečalo, tj. tvoja teorija ne drži?! IMHO.
Niste natančno prebrali moje "teorije" - pojdimo nazaj. Na splošno, če ocenjujemo hitrost krogle glede na strelca, se ne bo nič spremenilo (če zanemarimo vse vrste okoljskih gostot na višini leta letala in s tem trenje krogle z zrakom). Za opazovalca na zemlji (če vse to lahko opazuje) mora krogla vseeno leteti za letalom, saj je njena hitrost večja od hitrosti krogle.
Na primer, potovalna hitrost potniškega airbusa TU-154 je 945 km/h (tako se zdi, kdo ve natančneje - pravilno), to je 262 m/s. Hitrost krogle Wasp je približno enkrat in pol manjša.
vegur 28-09-2005 17:43
Z vidika iz središča galaksije (če jo kdo vidi, krogla), bo ostala na mestu
vegur 28-09-2005 17:47
In še nekaj
Katera letala imajo okna, iz katerih lahko streljate nazaj?
In še več; na letalih je oken še več
OKUPANT 28-09-2005 20:50
Če letalo leti naprej (običajno se to zgodi), mi pa streljamo nazaj, se bosta strelec in krogla oddaljevala drug od drugega s hitrostjo, ki je enaka vsoti hitrosti krogle in letala. Mislim, da se avtor šali.
pulj 28-09-2005 21:56
Seveda se šalim, saj je to plamen. Pri fiziki v šoli pa sem zagotovo dosegel oceno »odlično«. Toda nekateri ljudje zagotovo ne. Predvsem me je presunila zadnja trditev, o seštevku hitrosti. ha ha ha! Poskusite skočiti nazaj z premikajočega se motocikla/kolesa ... pa kaj? Boste še hitreje odhiteli nazaj? Vprašanje je retorično.
pulj 28-09-2005 21:58
Na splošno je res - nima smisla streljati skozi okna letala :-) ne nazaj ne naprej
OKUPANT 28-09-2005 22:11
Nisem napisal, da bo kaj letelo hitreje. Napisal sem, da se bosta dva predmeta hitreje oddaljila drug od drugega. Tudi z motorjem. Seveda ne boste hiteli nazaj.
pulj 28-09-2005 22:17
Spet dva! :-)
Predmeti bodo odstranjeni z enako hitrostjo kot pri mirujočem strelu. Glej "Fizika 9. razred"
Shurcello 28-09-2005 22:32
citat: Prvotno objavil pula:
Seveda se šalim, saj je to plamen. Pri fiziki v šoli pa sem zagotovo dosegel oceno »odlično«. Toda nekateri ljudje zagotovo ne. Predvsem me je presunila zadnja trditev, o seštevku hitrosti. ha ha ha! Poskusite skočiti nazaj z premikajočega se motocikla/kolesa ... pa kaj? Boste še hitreje odhiteli nazaj? Vprašanje je retorično.
Hitreje, glede na motocikel. Počasneje, glede na tla. To je samo vektorski dodatek. Tisti. strel vzvratno iz letala, bo imela krogla skupno hitrost letala in sebe (če se meri od letala), hitrost letala pa bo hitrost krogle, če se meri od tal.
OKUPANT 28-09-2005 22:43
citat: Prvotno objavil pula:
Spet dva! :-)
Predmeti bodo odstranjeni z enako hitrostjo kot pri mirujočem strelu. Glej "Fizika 9. razred"
Ali želite reči, da se bo razdalja med kroglo in letalom (v enem primeru premikajočim se, v drugem primeru mirovanju) povečevala z enako hitrostjo?
pulj 29-09-2005 08:18
Točno to želim povedati, vendar sem prelen, da bi to dokazal :-)
OKUPANT 29-09-2005 10:03
Ampak dokaži
ULD 29-09-2005 10:38
Če streljaš iz letala, boš končal na policijski postaji. In nobene fizike.
Pavel_F 29-09-2005 14:14
Točno tako, brez fizike, samo fiziologija. In končal boš na pokopališču.
pulj 29-09-2005 14:23
citat: Prvotno objavil ULD:
Če streljaš iz letala, boš končal na policijski postaji. In nobene fizike.
Ne, no, gospodje ... razmišljamo o hipotetični situaciji: tam je letalo, krogla in opazovalec s tal, ampak nič drugega.
Zdaj pa o dokazu. Pravilno je bilo rečeno - seštevanje vektorjev hitrosti. Posledično bo hitrost krogle glede na tla manjša. Navsezadnje streljamo nazaj, v smeri, v kateri se letalo giblje v nasprotni smeri!
Na vsakdanji ravni: naboj 18x45T leti v letalu z določeno hitrostjo, iz njega (naboja) skoči naboj in bruha nazaj. Nekaj hitrosti pa že ima in jo samo zmanjša zaradi smodnika, ki ga na novo pridobi ob poku. Toda ponavljam, vse se nanaša na odnos z zemljo.
OKUPANT 29-09-2005 15:51
In ves čas te sprašujem o letalu.
4V4 29-09-2005 21:02
Čigavo je letalo?
Shurcello 29-09-2005 21:04
Ja, tako je. Nekaj in stopil sem prvi. Hitrost glede na letalo se ne bo spremenila.
Almsk 30-09-2005 12:28
in še bolj zanimivo je ne streljati ose iz letala, ampak streljati muho
Merlin 30-09-2005 08:56
citat: Prvotno objavil Shurcello:
Ja, tako je. Nekaj in stopil sem prvi. Hitrost glede na letalo se ne bo spremenila.Bolj zanimivo pa je, če sta hitrost letala in krogle enaki. Nato bo po strelu nazaj absolutna hitrost krogle takoj dosegla nič in začela bo padati navzdol.
Vseeno bo padlo.
Eh, balistični fiziki...
ps
Vprašanje?2:
Bo padalec, ki skoči iz njega, poletel za letalom?
4V4 30-09-2005 10:46
Če na letalo ne vpliva zračni upor (kar se mu verjetno ne bo zgodilo), se bo ves čas pod letalom enakomerno pospešeno približevalo tlom, v katera bo neizogibno udarilo.
Nansen 02-10-2005 02:55
Blah-ah-ah, glede paraturista, zakaj? Zakaj »na tla, na katera bo neizogibno padel«? Ravno sem se pripravljal, da jutri (danes) spet skočim s padalom. A-a-a!!! Spet me je bilo strah, ne bom šel.
Palych1 03-10-2005 03:01
Ne bojte se! Skoči! Samo ne pozabi si nadeti padala. :-)
Palych1 03-10-2005 03:27
Takole. Z roko sem ujel kroglo. Na prvi pogled se sliši noro, a je res. In vse je strogo v skladu z zakoni fizike.
Anryal 03-10-2005 03:35
V "Tehnika - Mladi" so opisali dogodek, ki se je zgodil med drugo svetovno vojno.
Takratna letala so imela odprte pilotske kabine. Med zračnim bojem je pilot videl majhen predmet, ki je letel poleg letala na dosegu roke. Pilot je brez oklevanja iztegnil in zgrabil ta predmet v roki. Prinesel ga je k očem in ga pregledal; izkazalo se je, da gre za sovražnikovo kroglo.
prekleto, bil je NEO! Prava stvar ne bo vzletela, potrebuje prihajajoči tok, da se pojavi dvig. Če pa je letalo vse hipotetično, potem hipotetično lahko. Z eno predpostavko: "ventilator", kot ste rekli, bi moral biti spredaj (pravi so ga imeli zadaj). Takrat lahko zračni tok, ki nastane zaradi vrtenja hipotetičnega "ventilatorja", na neki točki doseže takšno hitrost, da se bo na delu krila, ki ga vodi tok, pojavila dvižna sila, ki bo zadostovala, da to nesrečno letalo dvigne z že utrujene tekalne steze. . In odletel bo v daljavo, kot se za spodobno letalo spodobi!
Sivutya 12-10-2005 23:59
Hudiča, zmedli so se...tudi žoge so šle za valje...
Popolnoma nič ne bo letelo nikamor. Pogoji za streljanje in približevanje (odstranjevanje) naboja glede na okoliške predmete v notranjosti letala bodo enaki, kot če bi letalo stalo
Amanauz 15-10-2005 02:37
citat: Prvotno objavil Palych1:
V "Tehnika - Mladi" so opisali dogodek, ki se je zgodil med drugo svetovno vojno.
Takratna letala so imela odprte pilotske kabine. Med zračnim bojem je pilot videl majhen predmet, ki je letel poleg letala na dosegu roke. Pilot je brez oklevanja iztegnil in zgrabil ta predmet v roki. Prinesel ga je k očem in ga pregledal; izkazalo se je, da gre za sovražnikovo kroglo.
Takole. Z roko sem ujel kroglo. Na prvi pogled se sliši noro, a je res. In vse je strogo v skladu z zakoni fizike.
O tem sem kot otrok bral v "zabavni fiziki" Ya Perelmana.
Ogenj ne gori v vakuumu, kaj pa pri strelu iz pištole? Sodoben naboj vsebuje določeno količino lastnega oksidanta, ki omogoča, da smodnik eksplodira. Zato kisik za strel ni potreben.
Strel v vesolju se bo razlikoval le po dimni sledi; na gobcu tvori kroglo dima. Toda streljanje v vesolju lahko privede do zelo zanimivih posledic.
Po tretjem Newtonovem zakonu vas bo ob strelu vrglo nazaj, krogla pa se bo premikala dobesedno večno. Konec koncev, kot veste, se naše vesolje širi s hitrostjo 73,3 km na sekundo vsakih 3,26 milijona svetlobnih let in krogla nikoli ne bo dohitela atomov črne snovi, ki se nahajajo 40-50 tisoč svetlobnih let od to. Mimogrede se boste tudi za vedno oddaljili od začetne točke, vendar zelo počasi (približno nekaj centimetrov na sekundo).
Še ena zanimivost: če želite streljati in zadeti Jupitra, vam ni treba ciljati: streljate lahko z boka. Jupitrova gravitacija je tako močna, da bo sama pritegnila kroglo, ki bo njegovo površino dosegla s hitrostjo 60 km/s.
Toda pri streljanju morate biti previdni: če ste v orbiti, recimo planeta Zemlje, in streljate, potem lahko krogla ob neugodnih okoliščinah obleti planet in vam zaide v hrbet. Navsezadnje so predmeti v orbitah planetov v stanju prostega pada.
Znanstveniki so celo nekoč načrtovali izvedbo takšnega eksperimenta, da bi preučili posledice trkov predmetov pri visoki hitrosti. Kot idealno mesto za eksperiment so poimenovali vrh gore na Luni na višini 1,6 km. A ideja ni bila realizirana.
Ostaja eno vprašanje: zakaj je v znanstvenofantastičnih filmih tako malo dobrega starega strelnega orožja, ki lahko povzroči tako nepričakovane posledice?